Plateforme SILECS

Responsable : Georges DA COSTA

SILECS est une grande infrastructure nationale pour la recherche expérimentale sur divers aspects du calcul distribué, de la myriade d’objets connectés aux grands centres de données de demain. Cette infrastructure permettra l’expérimentation de bout en bout à tous les niveaux des couches logicielles et réseau, de la capture d’événements (capteurs, actionneurs) aux données de traitement et de stockage, à la gestion des transmissions radio et au déploiement dynamique de services informatiques. Cette infrastructure permettra une recherche reproductible sur des réseaux programmables en tous points.

Au niveau du site IRIT, il s’agit de l’intégration de la plateforme nationale Grid’5000 et de la plateforme LocURa4IoT déployée à l’IUT de Blagnac, ainsi que de leur jouvence. SILECS est porté à l’IRIT par Georges Da Costa (SEPIA) et Adrien van den Bossche (RMESS).

Grid’5000 est un banc d’essai à grande échelle et flexible pour la recherche expérimentale dans tous les domaines de l’informatique, avec un accent sur le calcul parallèle et distribué, y compris le Cloud, le HPC et les Big Data et l’IA. L’IRIT a hébergé un cluster de 57 serveurs de 2004 à 2016. Depuis, l’IRIT accueille uniquement une baie de stockage (gérée dans la plateforme OSIRIM). L’IRIT reste depuis membre de plein droit de la plateforme et peut donc accéder à la plateforme nationale (15000 cœurs dans 8 sites) sans limites. Plusieurs équipes de l’IRIT utilisent actuellement (sept. 2020) cette plateforme pour leurs recherche (SEPIA, REVA, SIG, PYRAMIDE, TCI), rassemblant 18 utilisateurs actifs. Cette plateforme est aussi utilisée lors de collaborations avec le LAAS (4 utilisateurs dans 2 équipes de recherche).
LocURa4IoT (Localisation and UWB-Based Ranging Testbed for the Internet of Things) est un banc d’essai dédié à la recherche en réseaux sans fil, plus spécifiquement la performance des protocoles sans fil pour le réseau de collecte (premier chaînon) de l’Internet des Objets. Son originalité est la capacité d’étude de la localisation indoor par temps de vol radio. Elle est basée sur 50 nœuds chacun composé d’un micro-contrôleur, de trois interfaces réseaux sans fil (UWB, BLE et LoRa) et d’un débogueur. L’ensemble est administré et piloté par un serveur via un réseau filaire de supervision. Trois environnements sont équipés sur le campus de l’IUT de Blagnac : plusieurs bureaux (simple, aux bonnes propriétés de répétabilité, fondamental dans les méthodologies testbed sans fil), la Maison Intelligente (permettant des interactions et des tests d’usage) et une chambre anéchoïque (permettant une isolation totale avec le monde extérieur). La plateforme est utilisée par 8 chercheurs de 2 équipes de l’IRIT (RMESS, ELIPSE), 1 chercheur du LAAS et une équipe du laboratoire FEMTO-ST (UTBM).

L’objectif de SILECS au niveau de l’IRIT est d’intégrer ces deux plateformes afin d’avoir un outil d’expérimentation de bout en bout, allant des capteurs jusqu’à des moyens de calculs/stockage à grande échelle.

Cette plateforme est principalement utilisée dans le cadre du département Architecture Système Réseau, mais est aussi intégrée à l’action stratégique Calcul, Masses de Données et IA et pourra servir de plateforme d’expérimentation pour les membres du DAS Ville Intelligente.

Positionnement de la plateforme par rapport aux plateformes existantes (locales et nationales)

Structurellement SILECS est une plateforme distribuée nationale. Elle est construite sur la colonne vertébrale de Grid’5000 qui est basée sur un sous-réseau physique dédié de RENATER qui permet d’interconnecter les différents clusters de calcul. LocURa4IoT est à l’heure actuelle un site local, mais qui est en train de s’intégrer à FIT (equipex 2011-2020) dont le but est d’interconnecter différents sites d’expérimentation autour de l’IoT et des réseaux sans fil. Dans sa version actuelle, FIT comprend plusieurs sites équipés de plusieurs dizaines ou centaines de noeuds capteurs organisés en testbed, mais aucun n’est équipé d’interfaces UWB et aucun n’adresse la problématique de la localisation indoor par temps de vol radio, comme c’est le cas de LocURa4IoT. Au-delà de l’intérêt, pour le site Toulousain, de disposer d’une plateforme testbed IoT à coupler avec son cluster de serveurs, le testbed LocURa4IoT se démarque par son originalité vis à vis des plateformes existantes au niveau national et européen.

Ce projet est aussi complémentaire à des moyens de calculs plus classiques tels que le mésocentre Toulousain CALMIP qui fournit des moyens de calculs haute performance aux autres communautés scientifiques: Grid’5000 permet des expérimentations plus bas niveau (en modifiant le système d’exploitation ou la couche réseau par exemple). De même Grid’5000 permet aussi de mettre en place des algorithmes et de tester leur passage à l’échelle avant le déploiement sur des mésocentres (CALMIP par exemple) ou des supercalculateurs (Jean Zay par exemple). Il permet un étage intermédiaire entre OSIRIM qui fournit des moyens de tester à petite échelle des codes parallèles et ces grands centres de calcul.

Description technique, organisationnelle, taux d’utilisation

Pour l’instant le nœud Grid’5000 de l’IRIT consiste en une partie de l’espace de stockage (100 To) d’OSIRIM. Le site est géré au niveau Toulousain par Georges Da Costa qui coordonne l’accès des participants de l’IRIT et du LAAS. L’administration système est assurée par l’équivalent de 8 EtP au niveau national. La plateforme nationale est chargée à 70% il est donc possible d’avoir plus de participants locaux. Tous les membres de l’IRIT peuvent utiliser l’ensemble des ressources de Grid5000. Une charte rassemble les limites d’utilisation des serveurs de manière à garantir une bonne utilisation partagée mais qui est peu limitative. De par la taille de la plateforme, des ressources sont toujours disponibles et accessibles sans attente (hors pour les matériels spécifique tels que GPU, large mémoire, many-cores, …). Georges Da Costa a organisé plusieurs formations ponctuelles à l’utilisation de Grid’5000 et a participé en 2020 à une journée “Quelles plateformes de calcul pour quels usages ?” [1] à l’IRIT (environ une trentaine de participants). Des journées Grid’5000 et des tutoriels ont lieu régulièrement au niveau national (en conjonction avec la conférence COMPAS du GDR ASR par exemple).

La plateforme LocURa4IoT a été créée en 2016 (sur la base d’un premier testbed “OpenWiNo” déployé en 2014). Elle est co-gérée par Adrien van den Bossche et Réjane Dalcé (accès à distance de la plateforme, partage du temps et agenda). La maintenance des équipements sur place est assurée par les différents chercheurs et membres de l’équipe présents sur le site de l’IUT de Blagnac. Les expériences peuvent être lancées en journée ou de nuit, en fonction de la nécessité d’avoir ou non des mouvements non contrôlés pendant l’expérience. Pour les mouvements contrôlés, des nœuds mobiles positionnés sur deux rails permettent de déplacer les noeuds pendant l’expérience, tout en connaissant, à tout instant, la position réelle. L’utilisation varie en fonction des besoins des équipes impliquées et des projets, une expérience pouvant durer plusieurs heures, voire plusieurs journées. L’espace physique de déploiement et la portée des noeuds pouvant être ajustée, il est possible de faire cohabiter plusieurs expériences simultanément. À l’heure actuelle, la plateforme est utilisée à 15-20% de ses capacités.

[1] Transparents et tutoriel disponibles ici : https://www.irit.fr/~Georges.Da-Costa/pages/dissemination.html